Материалознание и технология на металите

Изготвил: Проверил:

СОФИЯ, 2016 г.

Контролни въпроси:

• 
  1.4.Колко вида “дефекти” в строежа на реалните кристали познавате? Опишете ги.
  
• 
  6.18. Коя е разликата в структурата на белите и сивите чугуни?
  
• 
  9.4. Коя структура ще се получи при закаляване на стомана С45 след нагряване на линиите GS и PS на желязовъглеродната диаграма?
  
• 
  12.4. Как се променя обемът на мартензита в закалена стомана при ниско отвръщане?
  
• 
  15.7 Коя от изброените стомани е за инструменти за студено пластично деформиране: C10, C45, 20Cr4, 90CrSi4?
  

• 
  7.Въглеродни стомани С20, С40 и С60 са подложени на термично обработване отгряване. Да се избере и обоснове метод за измерване на твърдостта им и обясни нейното изменение при увеличаване на въглеродното им съдържание.
  
• 
  40. На фиг. 23, а, б е показана микроструктурата на два материала за режещи инструменти. Единият запазва режещите си качества до 200 градуса, а другия до 850 градуса. Да се определи фазовия им състав и обясни причината за различното им поведение при нагряване.
  
• 
  98. Някои детайли на щампи за горещо обемно деформиране по време на работа се нагряват до 500 градуса. Да се избере подходяща стомана, покаже и обоснове химичния състав, термичното обработване, структурата и свойствата на готовата щампа.
  
• 
  115. Художествените отливки се изработват най-често от медно-калаени сплави (бронз). Да се посочи химичния състав и структурата на този вид бронз.
  

4.Колко вида “дефекти” в строежа на реалните кристали познавате? Опишете ги.

Линейни дефекти- при тях има екстра-равнина характерна за дислукацията. Тази равнина е излишна и стои между други две. При външно въздействие дислукациите предават функциите си на съседни равнини и накрая на кристала се получава стъпало. Натрупват се примеси и се появяват нови дислукации като движението се затруднява.

Отговор: Разликата между белите и сивите чугуни е според състоянието на въглерода.

Отговор: След закаляване на стомана С45 и охлаждането й във вода се получава структурата мартензит – ферит.

Целта на нагряването е да се получи аустенитна структура, която при охлаждането да премине в мартензит. Оптималната температура за нагряване на подевтектоидните стомани е Ас3 + (30-50ºС). При това естествено се получава дребнозърнест аустенит, който после преминава в дребноиглест мартензит. Ако стоманата се нагрее в интервала Ас1-Ас3, в структурата ще се запази подевтектоиден ферит, който остава след закаляването непревърнат и намялява якостта и твърдостта. На кратко - при нагряване между линиите GS и PS се получава структура ферит + аустенит, която след охлаждането преминава във ферит + мартензит.

Отвръщането е. термична обработка, която се прилага след закаляване на стоманени детайли, като се нагряват до температура по-ниска от кри­тичната точка А, задържат се при тази температура определено време и след това се охлаждат до стайна температура. В зависимост от режима на отвръщане се получават различни структури.

Структу­рата на закалената стомана представ­лява тетрагонален мартензит и оста­тъчен аустенит. Тези два твърди разт­вора са термодинамично неустойчи­ви, те не са характерни за стайна температура при равновесни условия.

Установено е, че при нагряване до 80°С промени в структурата не се наблюдават, но протичат изменения с малка скорост, подобни на старее­не. С повишаване на температурата от 80 до 200°С се регистрира нама­ляване на обема. Това се дължи на отделянето на въглерод от мартензи-та, който от тетрагонален се стреми да се превърне в по-устойчив отвърнат (кубичен) мартензит. До­тук е първият стадий на превръщане при отвръщане.

При нагряване в интервала от 200 до 300°С описаният в първия стадий процес продължава, като успоредно с това започва разпадането на остатъч­ния аустенит. Той се разпада на отвърнат мартензит и карбиди, по състав и свойства еднакви с тези, които се получават при същите температури от мартензита. Дилатометричната крива показва увеличаване на обема, защото продуктите на разпадането на остатъчния аустенит имат по-голям специфичен обем. Това е вторият стадий на превръщане при отвръщане.
От тук следва извода, че след след ниско отвръщане обемът на мартензита в закалена стомана намалява постепенно.

15. Термично обработване на легирани стомани
7. Коя от изброените стомани е за инструменти за студено пластично деформиране: C10, C45, 20Cr4, 90CrSi4?
Отговор: Стомана 90CrSi4
За да могат да се изработя инструменти за студено пластично деформиране, стоманата трябва да притежава висока якост и твърдост. Свойството на стоманите да увеличават твърдостта си, се нарича закаляемост, от където следва, че е необходима стомана, която има висока закаляемост и ниско отвърщане, защото при ниското отвръщане навъглеродния слой запазва високата си твърдост и износоустойчивост, но вътрешните напрежения в него са намалени. Приема се, че една стомана е закалена, ако твърдостта й е над 55-60 HRC. Закаляемостта зависи пряко от въглеродното съдържание. Необходима ни е стомана с процентно съдържание на С, по-високо от 0,6%. Максималното високо въглеродно съдържание гарантира твърдостта.

От посочените стомани, С10 е с 0,1% въглеродно съдържание, С45 е с 0,45% въглеродно съдържание, 20Cr4 е с 0,2% въглеродно съдържание и 90CrSi4 е с 0,9% въглеродно съдържание. Следователно стоманата, от която ще се изработят инструментите за студено пластично деформиране е 90CrSi4, защото процентното й съдържание въглерод е над 0,6%.

Чрез термина отгряване се дефинира термичн обработване на метали и сплави, кето има за цел да се получи структура, близка до равновесната. При това се намаляват остатъчните напрежения и се повишава пластич4ността. Съществъват различни видове отгряване. Общото между тях е ниската скорост на охлаждане – 30-200ºС/час.

Различното им поведение се дължи на това, че металокерамичните сплави се получават чрез пресоване и изпичане на прахообразна смес на карбидите на трудно-топимите елементи (Волфрам,Титан,Тантал) свързани с кобалт на прах. Сплав М30 има от 5 до 10 пъти по-голяма скорост на рязане от тази на стомана С80, защото тя не е толкова твърда и трудно-топима.

Най-често се използва стомана 5ХНМ за изработване на щампи. След закаляване и отвръщане при 550ºС стоманата има якост Rm = 1200-1300 МРа, удължение 10-13 %, като запазва якост Rm = 900 МРа при 500ºС.

Художествените отливки най-често се правят от калаени бронзи. Определящо свойство на тези брон­зи е тяхната висока тьнколивкост и ниска свиваемост.